基于计算机仿真的汽车与高速公路护栏碰撞事故的分析与研究

从高速公路交通事故的统计资料出发，分析了汽车与高速公路护栏事故在交通事故中的比例与发展趋势。通过计算机仿真的方法，研究了汽车与高速公路护栏碰撞过程的汽车与乘员的动态响应和护栏的特性。从提高汽车安全和改进护栏设计等方面，提出了改善高速公路交通安全的措施，指出了本领域的研究展望。     

基于LS-DYNA的车辆-护栏碰撞仿真模型

 针对车辆与护栏的实体碰撞试验难度大、经费高、周期长、数据不易获取的情况,基于LS-DYNA 有限元软件,在分析实际碰撞试验的基础上,建立了碰撞车辆仿真模型和护栏仿真模型,优化碰撞过程,最终形成了车辆-护栏碰撞仿真模型;同时,与实际试验数据进行对比,分析了误差形成原因。结果表明,仿真模型试验结果与实车试验结果基本一致,验证了仿真模型的正确性。     

刚性护栏及半刚性护栏与车辆碰撞的安全性模拟分析

为了明确刚性护栏与半刚性护栏的安全性能及适用性,基于动态显示有限元法建立了车辆碰撞护栏模型,对我国高速公路常用的刚性护栏和半刚性护栏的安全性进行了模拟分析,计算了不同质量的车辆与护栏碰撞时的护栏变形、车辆质心加速度及车辆轨迹.模拟结果表明,刚性护栏具有抗冲击性强的优势,但驾乘人员所承受的冲击力较大,且车辆导向性较差;半刚性护栏具有较好的车辆导向性,对驾乘人员也有一定的保护作用,但抗大型车辆的冲击性能较差.建议在选择护栏时,应当根据这2种护栏各自的优缺点,结合路段的地形、交通组成情况进行选用.此外,为了提高护栏的安全性能,需增加半刚性护栏的波形板厚度,而对于刚性护栏,需要在其表面上安装一层弹性材料.     

基于ABAQUS有限元仿真的车辆碰撞护栏动力响应

当前基于车辆碰撞护栏的研究多以单一车型或单一碰撞位置为研究对象,侧重护栏结构或参数优化,较少探寻多车型多碰撞位置条件下护栏所受冲击而产生的动力响应规律。以国内常用的3mm厚波形梁护栏及三种车型(1.5t小型客车、10t中型客车、10t中型货车)为研究对象,基于ABAQUS有限元仿真软件,在三种车型及两个不同撞击点的情况下,分析护栏冲击加速度、护栏横向最大位移、护栏应力等变化动力响应指标。研究结果表明,不同车型撞击下护栏冲击加速度响应具有明显差异,10t车型撞击下护栏所受的最大冲击加速度显著高于1.5t小客车,可通过护栏加速度值判别碰撞事故车辆类型及危险程度;在10t车型不同位置撞击下,护栏的最大横向位移相差50%,最大位移均超过1m,最严重情况达1.35m,针对大型车辆通行率较高路段,护栏至路侧外边缘应留有1m-1.5m安全距离;不同车型碰撞下护栏受损跨数不同,1.5t车型碰撞下护栏应力最大值247Mpa,仅使护栏达到弹性变形阶段,护栏仍具有安全防护能力;10t车型碰撞下护栏应力最大值329Mpa,使碰撞点及前方护栏发生塑性形变,完全丧失防护能力,需及时对碰撞点前后跨数护栏进行完整更换,保证道路护栏处于完整防护能力水平。     

高速公路中间带护栏碰撞仿真实验

针对高速公路中间带护栏安全性难以评估及实车碰撞护栏存在危险性等问题,提出了基于计算机仿真的高速公路中间带护栏碰撞安全性评估方法.建立了汽车模型、护栏模型、路缘石模型和碰撞模型,进行了多角度、不同速度和有无路缘石情况下的汽车碰撞仿真实验,并对碰撞数据进行了分析.结果表明:通过仿真实验可获得各种情况下汽车碰撞护栏的实验数据,为进行护栏安全性评估提供了依据;该方法具有参数容易修改、数据表达直观、实验速度快和节省费用等优点.     

车辆碰撞混凝土护栏的数值模拟与应用

合理简化车辆冲撞混凝土护栏过程，得到计算仿真模型并编制计算机程序。通过计算结果与文献的比较，证明了方法的合理性，最后对护栏安全的多个影响因素进行分析，进而提出混凝土护栏设计的建议。     

城市桥梁新型桥侧混凝土护栏的碰撞分析

以某城区高架桥为例,设计出一种城市桥梁新型桥侧混凝土护栏的最优结构,并采用有限元仿真与碰撞试验相结合的方法对其进行安全防护性能分析。结果表明,新型桥侧混凝土护栏结构能够有效地防护行驶车辆,其中小客车碰撞后,其驶出角度为7°,大客车碰撞后,其驶出角度为1.7°;小客车碰撞后,其重心加速度最大值为17.4g,大客车碰撞后,护栏的最大动态变形小于100mm;混凝土坡面是影响小客车缓冲保护性能的主要因素,混凝土墙体强度是影响大客车防撞性能的主要因素。新型桥侧混凝土护栏的各项指标均满足评价标准,其防撞等级达到SS级,且成功应用于依托工程。     

集装箱汽车列车与桥梁护栏碰撞分析

采用PAM- CRASH软件 ,模拟集装箱汽车列车与桥梁护栏的碰撞过程 .对车辆的碰撞过程进行了描述 :车辆在碰撞过程中发生了二次碰撞并且有倾覆现象 ,最后车辆恢复正位 ,顺利沿护栏导出 ;通过改变护栏栏杆的尺寸和壁厚 ,评估了多种护栏的耐撞性并指导了护栏的设计 ;讨论了集装箱汽车列车鞍座结构的处理 ,提出了鞍座阻力矩的计算方法 .     

地基土体对货车与波形梁护栏碰撞效应的影响

公路上正常行驶的车辆一旦操纵失控,安装在路侧的护栏就显得极为重要,可避免车辆直接冲出道路发生致命危险。波形梁护栏是最常见的一种被动防护装置,可有效抵御车辆施加的碰撞荷载。依据常规的设计思路,这种护栏可以利用波形梁板、防阻块和立柱的变形来吸收汽车碰撞所产生的能量。但与实际情况不同的是,在这一过程中忽略了地基土体对碰撞过程可能产生的影响。本文通过分别建立不考虑和考虑地基约束作用的碰撞计算模型来研究土体的贡献。在模拟过程中,分别观测货车的运行轨迹、护栏的变形和土体的变形。此外,也分析了不同部件对碰撞能量的吸收比率。与立柱接触区毗邻的土体因受冲击荷载影响,可能发生剪切失效。整个护栏系统中超过10%的系统能量实际上是由土体吸收的,常用的简化固定基模型跟实际情况有一定的出入。     

管架式轿车车身碰撞仿真分析

通过对自主设计的管架式轿车车身建模，利用非线性CAE（计算机辅助工程）工具对车身正面碰撞过程进行了仿真分析，得出了变形和主要碰撞参数的时间特性，并根据仿真结果对管架结构进行了局部优化和改进。结果表明，这种新型轿车车身能满足汽车碰撞安全法规的要求。     

纯电动客车侧碰撞有限元建模及仿真分析

以有效开展纯电动客车侧碰撞仿真为目标,建立了纯电动客车BK6122EV整车骨架、覆盖件、动力电池包有限元模型以及移动壁障有限元模型,按照碰撞法规对车体后部(后轮后)位置进行了侧后碰撞仿真,分析了电动客车车身、动力电池包在碰撞过程中的变形情况,评价了动力电池包在碰撞过程中的安全性,指出了电池箱门骨架刚度小、电池模块固定能力差、碰撞区侧围骨架缓冲吸能能力弱等影响安全性的缺陷.      

SS级墙式护栏中、美规范计算分析比较

随着SS级墙式护栏应用越来越广泛,为了保证SS级护栏的安全性,采用中国规范和美国AASHTO规范关于护栏计算参数、计算内容、计算方法及计算结果进行全面的对比分析,了解二者之间的差别,为设计人员更好地设计护栏提供参考依据。     

CH7101型车整车碰撞仿真分析

本文全面总结了爱迪尔车开发过程中车身结构CAE仿真分析，建立了爱迪尔车的有限元计算模型，并按照CMVDR294法规模拟了汽车正面碰撞试验，分析了计算结果并提出结构优化方案，并最终通过实车碰撞试验验证了计算结果的正确性。     

城市有轨电车碰撞联合仿真分析

提出非线性有限元和多刚体动力学联合仿真的方法对现代有轨电车碰撞进行模拟,仿真计算结果表明,在有轨电车与刚性障碍物倾斜碰撞的过程中,碰撞角度对车辆是否脱轨具有决定性的影响.随着碰撞角度的增加,车辆脱轨的风险急剧上升.通常情况下为了防止有轨电车碰撞脱轨,最大的撞击角度应低于25°.此外,轮轨摩擦系数对有轨电车碰撞过程中的脱轨也具有明显的影响.当轮轨摩擦系数由于雨雪等天气因素降低时,一方面车辆所需要的制动距离明显增加,更容易造成有轨电车碰撞事故的发生;另一方面钢轨对于车轮运动的抑制作用减弱,加大了车辆脱轨的风险.     

船舶碰撞与触底事故的数值仿真

非线性有限元数值仿真方法在船舶碰撞事故的力学分析中正得到日益广泛的应用。介绍了该方法在船船碰撞和船桥碰撞分析中的应用实例，指出了应用该方法的关键技术并列出了所能得到的计算结果。同时给出了一个校准计算的研究结果，证明非线性有限元数值计算方法可以对复杂的碰撞损伤给出十分良好的仿真。     

有限元仿真在船舶碰撞研究中的运用

结合实际碰撞案例,建立整船三维仿真模型,对船舶碰撞动力学过程进行有限元计算,分析得到船舶碰撞过程机理:船舶从碰撞接触到船体破损变形的时间很短,这一过程中船壳和骨架的破损并不同步;局部现象明显,碰撞区域变形很大,远离碰撞区域的变形几乎为零.仿真结果可以很好地模拟再现碰撞破损过程,与真实碰撞数据相吻合.这种定量地从船体结构角度研究船舶碰撞的方法,比以往定性研究船舶碰撞原因更具信服力,为研究船舶安全和海事调查提供了一种有效方法.     

碰撞实验的仿真

利用物理仿真实验室软件对非对心碰撞、超弹性碰撞、牛顿摆等碰撞实验进行了模拟和分析,为碰撞问题的研究和教学提供了有效的方法.     

方形与圆形钢管梁半刚性护栏防撞性能对比分析

根据几何等效原理,分别建立了方形和圆形钢管梁半刚性护栏,采用显式非线性有限元分析方法,模拟了汽车碰撞两种钢管梁半刚性护栏的动态响应,对比研究了碰撞过程中两种护栏的最大应力、横向位移和护栏系统及其各部件的吸能特性。结果表明,两种护栏形式都有较好的防护作用,方形钢管梁半刚性护栏的最大位移和最大Mises应力较圆形钢管梁半刚性护栏小,但其变形吸能效果明显比圆形钢管梁半刚性护栏的吸能效果差。     

FRP-混凝土组合式护栏防护重型车辆撞击的能力

为提高低等级混凝土护栏防护重型车辆的能力,设计了3种不同构造形式的复合材料护板,分别设置在混凝土护栏表面形成组合式护栏。建立车-护栏精细化有限元模型,通过与实车碰撞试验结果对比,验证了有限元模型的可靠性。考虑撞击力、碰撞角度、车辆轨迹、货厢尾部抬高、车辆动态外倾值、车辆外倾角6个评价指标,对比分析了3种方案护栏的防车撞性能。结果表明,在整体式货车撞击下,3种方案护栏均能顺利引导车辆转向,不带阻坎的方案一的各主要指标均优于其他方案,防护能力最优;在拖挂式货车撞击下,方案一的护栏导向与阻挡性能依然良好,驶出角仅为0.75°;改造后的组合式护栏防护能量达到650 kJ,防护能力是改造前的4倍。